OFDM系统中信道估计算法比较
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
变 换 （ ｖｒｅＤ ｓｒｔ Ｆ ｕ ｅ ｒｎ ｆＦ ． Ｄ Ｔ 变 换 到 时 Ｉ ｅｓ ｉｃｅｅ ｏ ｒ ｒＴ ａ ｓｏｉｔ ｎ ０。 ， ， ． ｘ ＝ １… １ ｖ
，
（） ２
域 上 进 行 去 噪处 理 ．再 变 换 回频 域 ．该 算 法 性 能 好 于
于离 散 余 弦变 换 信 道 估 计 算 法 等 ［１ Ｓ 法 是 最 简 单 ２ Ｌ 算 － － ６
１ ＯＦ Ｍ 系统 描 述 Ｄ
Ｏ Ｄ 系 统 如 图 １ 示 ．设 Ｏ Ｄ 系 统 中 的子 载 ＦＭ 所 ＦＭ 波 数 为 Ｎ， 源 经 基 带 调 制 、 并 转 换 （／１ 插 入 导 频 信 串 ＳＰ并 （ｉ ｔ ｏ ｅ） 为 ｛ ｝经 Ｉ Ｆ Ｐ ｏ Ｔ ｎｓ成 ｌ 、 Ｉ Ｔ后 ， 应 的 时 域 信 号 可 ） 对
采用 差分相 移键控（Ｐ Ｋ 等非相干调制有 ３ ４ Ｂ的性 ＤＳ１ －ｄ 能增益 。但 当采用 相干解 调时接收机必须对信道进行 估计 ． 并且信道估计的好 坏会影 响整个 系统 的性 能 利 用导频辅助 的信道 估计技术是一种有效方法 ．包括 最 小二 乘（ ａｔ ｑａｅ， Ｓ算法【 基于 离散傅里 叶变换 Ｌ ｓ Ｓｕ ｒｓＬ ） ｅ ｌ Ｊ 、 （ｉ ｒｔ Ｆｕｉ ｒ ｓ ＹＩＤ Ｄｓ ｅｅ ｏｒ ｒ ａ ｆ １ ｃ ｅ Ｔ ｎ ｏＴ ， 的信道估计算 法和基
．
三
ＯＦ Ｍ 系统 中信道估计算法 比较 Ｄ
侯 楚 林
（ 中国 人 民 解 放 军 ９ ８ ２部 队 ，北京 １７ １２ ４ ） ０ ４ ２
／ ／ ／
摘
要 ：对 最 小 二 乘 算 法 和 离散 余 弦 变换 算 法这 两种 算 法的 原 理 进 行 详 细 的 分 析 ， 并通 过 仿 真对 二 者 性 能进 行 比较 。 果表 明 ： 者 算 法 能较 好 地 降低 高斯 白噪 声 的影 响 ， 对 于 前 者 获得 较 结 后 相 大的 性 能 增 益 。 同 时 比较 在 不 同 导频 数 下 离散 余 弦 变换 算 法 的 性 能 ， 结果 显 示该 算 法 的信 道 估 计 性 能 随 导 频 数 的 增加 得 到 改善 ． 增 加 运 算 复 杂 度 。 但
一
ｊ｝间 ｌ变 隔 ・ ． － ． ■
—Ｈ — －．换 一
计 算法通常要求在所有 载波和保 护带 中的导频都是均
匀 排 列 的 ， 在通 常 的 Ｏ Ｄ 系 统 中 ． 护 带 不 会 放 置 但 ＦＭ 保
制方 案． 被认 为是在水下机 器人 与远 程控制平 台实现 高速数据传输的重要技 术。它将高速数据流通过串／ 并
变 换 被 分 散 到 多个 正交 的 子 载 波 上 传 输 ．具 有 很 强 的 抗 多 径 干 扰 和 符 号 间 串 扰 的能 力 在 Ｏ Ｄ 系统 中 ． ＦＭ 采 用 相 移 键 控 （Ｓ ）正 交 幅 度 调 制 （ Ａ 等 相 干 调 制 比 Ｐ Ｋ、 Ｑ Ｍ）
ｆ ＋ ｒ 一 ，＾ １ … ． １ Ｘ ｎ ｔ 一 ， 一 Ｎ ，＝
的抑 制作用 ． 其效果好于 Ｌ ｓ算法 ． Ｌ ＭＳ 但 Ｍ Ｅ算法需要
知道 信 道 的 先 验 知 识 ． 其 运 算 复 杂 度 较 高 ： 于 Ｄ Ｔ 且 基 Ｆ 的信道估 计算法是 在 Ｌ Ｓ信 道 估 计 算 法 基 础 上 进 行 的 改 进 ．它 将 估 计 到 的信 道 频 域 响 应 通 过 离 散 傅 里 叶逆
关键 词 ： 『Ⅳ ； 交频 分 复 用 ； 道 估 计 ；最 小二 乘 ；离散 余 弦 变 换 ＩＩ 正 信
０ 引 言
正 交 频 分 复 用 ｆＦ Ｍ 作 为 一 种 高 效 的 多 载 波 调 ＯＤ ）
Ｌ 算法． ｓ 运算 复杂度较低 ． 但基 于 Ｉ Ｆ ／ Ｆ Ｄ ＴＤ Ｔ的信道估
收 稿 日期 ：０ ２ ０ －２ ２１— ３ ７
修 稿 日期 ： ０ ２ ６ ２ ２ １ —０ － ７
，
作者 简介 ： ｇｇ （９ ５ ， 湖南岳 阳人 博 士 ， 程 师 ， 究 方 向 为通 信 信 号 处理 ￣ １７ 一） 男， 工 研
现 计 机 ２１． 上 ０ 代 算 ０２ ７ ｏ
以表 示 为 ：
ｘ＝ Ｄ Ｔ １ ｝ ． Ｆ Ｎ以 ＝ Ｉ ， ＝ ，， ， １ ｎ ０ １ … Ⅳ＿ （） １
的信道估计 方法 ． 无法消 除噪声 的影 响 ． 差较 大 ： 它 误
Ｌ Ｓ ＭＭ Ｅ算 法 对 于 子 载 波 间 干 扰 和 高 斯 白 噪 声 有 很 好
在 发 送 信 号 Ｘ 之 前 ． 避 免 Ｏ Ｄ 系 统 中 的符 号 ｎ 为 ＦＭ 间 干 扰 （ Ｉ和 载 波 间 干 扰 （Ｃ ）插 入 保 护 间 隔 （ ｕｒ Ｉ ） Ｓ Ｉ Ｉ， Ｇ ａｄ Ｉｔ ｖｌ通 常 选 择 为 循 环 前 缀 （ Ｐ ） ， 保 护 间 隔 长 ｎｅ ａ， ｒ Ｃ ） 后 令 度 记 为 ， 号 可 以表 示 为 ： 信
—
． ｒ
二 Ｉ－
基 带 调 制
串 并 变 换
＝ ： ｆ
基 并 － ●
●一
日 匡
■ 一
●一
ＤＦ ｒ
－■ － 插入 －■ — 保护 － 并 ’
审
在 基 于 梳 状 导 频 分 布 的信 道估 计 中 ．设 导 频 数 为
，
则导频间隔为 Ｑ ＮＮ ， ＝ ／ｐ于是有 ：
导频 ． 当信道 同步定 时不是很 理想 时 ． 且 会出现采样不 匹配的情 况。离散余弦变换（Ｃ ） Ｄ Ｔ变换相 比， Ｄ Ｔ与 Ｆ 将 信号能量主要集 中在低频部分 ， 有效 抑制能量泄漏 ； 同
时 由于 Ｄ Ｔ变 换 只 涉 及 到 实 数 运 算 ． 比 Ｄ Ｔ更 加 迅 Ｃ 它 Ｆ 捷， 因而 本 文将 探讨 把Ｄ Ｔ引 入 到 信 道 估 计 中 。 Ｃ
，
（） ２
域 上 进 行 去 噪处 理 ．再 变 换 回频 域 ．该 算 法 性 能 好 于
于离 散 余 弦变 换 信 道 估 计 算 法 等 ［１ Ｓ 法 是 最 简 单 ２ Ｌ 算 － － ６
１ ＯＦ Ｍ 系统 描 述 Ｄ
Ｏ Ｄ 系 统 如 图 １ 示 ．设 Ｏ Ｄ 系 统 中 的子 载 ＦＭ 所 ＦＭ 波 数 为 Ｎ， 源 经 基 带 调 制 、 并 转 换 （／１ 插 入 导 频 信 串 ＳＰ并 （ｉ ｔ ｏ ｅ） 为 ｛ ｝经 Ｉ Ｆ Ｐ ｏ Ｔ ｎｓ成 ｌ 、 Ｉ Ｔ后 ， 应 的 时 域 信 号 可 ） 对
采用 差分相 移键控（Ｐ Ｋ 等非相干调制有 ３ ４ Ｂ的性 ＤＳ１ －ｄ 能增益 。但 当采用 相干解 调时接收机必须对信道进行 估计 ． 并且信道估计的好 坏会影 响整个 系统 的性 能 利 用导频辅助 的信道 估计技术是一种有效方法 ．包括 最 小二 乘（ ａｔ ｑａｅ， Ｓ算法【 基于 离散傅里 叶变换 Ｌ ｓ Ｓｕ ｒｓＬ ） ｅ ｌ Ｊ 、 （ｉ ｒｔ Ｆｕｉ ｒ ｓ ＹＩＤ Ｄｓ ｅｅ ｏｒ ｒ ａ ｆ １ ｃ ｅ Ｔ ｎ ｏＴ ， 的信道估计算 法和基
．
三
ＯＦ Ｍ 系统 中信道估计算法 比较 Ｄ
侯 楚 林
（ 中国 人 民 解 放 军 ９ ８ ２部 队 ，北京 １７ １２ ４ ） ０ ４ ２
／ ／ ／
摘
要 ：对 最 小 二 乘 算 法 和 离散 余 弦 变换 算 法这 两种 算 法的 原 理 进 行 详 细 的 分 析 ， 并通 过 仿 真对 二 者 性 能进 行 比较 。 果表 明 ： 者 算 法 能较 好 地 降低 高斯 白噪 声 的影 响 ， 对 于 前 者 获得 较 结 后 相 大的 性 能 增 益 。 同 时 比较 在 不 同 导频 数 下 离散 余 弦 变换 算 法 的 性 能 ， 结果 显 示该 算 法 的信 道 估 计 性 能 随 导 频 数 的 增加 得 到 改善 ． 增 加 运 算 复 杂 度 。 但
一
ｊ｝间 ｌ变 隔 ・ ． － ． ■
—Ｈ — －．换 一
计 算法通常要求在所有 载波和保 护带 中的导频都是均
匀 排 列 的 ， 在通 常 的 Ｏ Ｄ 系 统 中 ． 护 带 不 会 放 置 但 ＦＭ 保
制方 案． 被认 为是在水下机 器人 与远 程控制平 台实现 高速数据传输的重要技 术。它将高速数据流通过串／ 并
变 换 被 分 散 到 多个 正交 的 子 载 波 上 传 输 ．具 有 很 强 的 抗 多 径 干 扰 和 符 号 间 串 扰 的能 力 在 Ｏ Ｄ 系统 中 ． ＦＭ 采 用 相 移 键 控 （Ｓ ）正 交 幅 度 调 制 （ Ａ 等 相 干 调 制 比 Ｐ Ｋ、 Ｑ Ｍ）
ｆ ＋ ｒ 一 ，＾ １ … ． １ Ｘ ｎ ｔ 一 ， 一 Ｎ ，＝
的抑 制作用 ． 其效果好于 Ｌ ｓ算法 ． Ｌ ＭＳ 但 Ｍ Ｅ算法需要
知道 信 道 的 先 验 知 识 ． 其 运 算 复 杂 度 较 高 ： 于 Ｄ Ｔ 且 基 Ｆ 的信道估 计算法是 在 Ｌ Ｓ信 道 估 计 算 法 基 础 上 进 行 的 改 进 ．它 将 估 计 到 的信 道 频 域 响 应 通 过 离 散 傅 里 叶逆
关键 词 ： 『Ⅳ ； 交频 分 复 用 ； 道 估 计 ；最 小二 乘 ；离散 余 弦 变 换 ＩＩ 正 信
０ 引 言
正 交 频 分 复 用 ｆＦ Ｍ 作 为 一 种 高 效 的 多 载 波 调 ＯＤ ）
Ｌ 算法． ｓ 运算 复杂度较低 ． 但基 于 Ｉ Ｆ ／ Ｆ Ｄ ＴＤ Ｔ的信道估
收 稿 日期 ：０ ２ ０ －２ ２１— ３ ７
修 稿 日期 ： ０ ２ ６ ２ ２ １ —０ － ７
，
作者 简介 ： ｇｇ （９ ５ ， 湖南岳 阳人 博 士 ， 程 师 ， 究 方 向 为通 信 信 号 处理 ￣ １７ 一） 男， 工 研
现 计 机 ２１． 上 ０ 代 算 ０２ ７ ｏ
以表 示 为 ：
ｘ＝ Ｄ Ｔ １ ｝ ． Ｆ Ｎ以 ＝ Ｉ ， ＝ ，， ， １ ｎ ０ １ … Ⅳ＿ （） １
的信道估计 方法 ． 无法消 除噪声 的影 响 ． 差较 大 ： 它 误
Ｌ Ｓ ＭＭ Ｅ算 法 对 于 子 载 波 间 干 扰 和 高 斯 白 噪 声 有 很 好
在 发 送 信 号 Ｘ 之 前 ． 避 免 Ｏ Ｄ 系 统 中 的符 号 ｎ 为 ＦＭ 间 干 扰 （ Ｉ和 载 波 间 干 扰 （Ｃ ）插 入 保 护 间 隔 （ ｕｒ Ｉ ） Ｓ Ｉ Ｉ， Ｇ ａｄ Ｉｔ ｖｌ通 常 选 择 为 循 环 前 缀 （ Ｐ ） ， 保 护 间 隔 长 ｎｅ ａ， ｒ Ｃ ） 后 令 度 记 为 ， 号 可 以表 示 为 ： 信
—
． ｒ
二 Ｉ－
基 带 调 制
串 并 变 换
＝ ： ｆ
基 并 － ●
●一
日 匡
■ 一
●一
ＤＦ ｒ
－■ － 插入 －■ — 保护 － 并 ’
审
在 基 于 梳 状 导 频 分 布 的信 道估 计 中 ．设 导 频 数 为
，
则导频间隔为 Ｑ ＮＮ ， ＝ ／ｐ于是有 ：
导频 ． 当信道 同步定 时不是很 理想 时 ． 且 会出现采样不 匹配的情 况。离散余弦变换（Ｃ ） Ｄ Ｔ变换相 比， Ｄ Ｔ与 Ｆ 将 信号能量主要集 中在低频部分 ， 有效 抑制能量泄漏 ； 同
时 由于 Ｄ Ｔ变 换 只 涉 及 到 实 数 运 算 ． 比 Ｄ Ｔ更 加 迅 Ｃ 它 Ｆ 捷， 因而 本 文将 探讨 把Ｄ Ｔ引 入 到 信 道 估 计 中 。 Ｃ